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省エネ建築の中心的な課題は、「熱」をうまく効率的にマネージメントすることです。

では「熱」とは一体なんでしょうか？

熱とは、物理学的には、簡単に言うと、「分子の運動エネルギー（=分子の振動)」のことです。

熱は、物質間で伝達されます。そのプロセスには、「伝導」「対流」「放射」の3種類があります。

「熱伝導」とは、

個体内部、もしくは接触している個体間、さらには個体と静止している流体（液体・気体）間で熱が伝わる現象です。

熱伝導とは、個体において、分子の位置自体は移動することなく（静止）、分子の振動（=熱エネルギー）だけが隣接する分子に伝搬されていくことです。

断熱材の性能の基準になっている熱伝導率（W/m・K）は、この現象における断熱材内の熱の伝わり度合いを示しています。

「熱対流」とは、

分子が自由に動くことができる水や空気のような流体（液体・気体）において、分子の移動によって熱が運搬される現象です。流体は熱を持つと膨張し軽くなり上昇し、熱を失うと収縮し重くなり下降します。この流体の温度差によって起こる対流を自然対流といいます。一方、外部からの動力（風など）によって起こる対流を強制対流といいます。

「熱放射（輻射）」とは、上の2つは全く違う次元と性質のものです。

それは、熱エネルギーを持った物質が放つ電磁波のことです。電磁波とは、空間の電場と磁場によって形成される波（波動）で、代表的なものは光やX線、レーザー、テレビやラジオの電波などが挙げられますが、熱放射もこれと同類です。電磁波は、物質のない真空でも移動します。放射による熱伝達とは、電磁波が分子にあたり、分子に運動エネルギー（=熱）を与えることです。

放射の代表例は太陽光です。超高温の太陽は強力な電磁波を発していますが、それが真空の宇宙空間を通って地球に降り注ぎ、人間の体の細胞に吸収され、分子の運動が起こり、人間は熱を感じます。

熱エネルギーを持った全ての物質は放射熱（赤外線）を発します。人間の体も、壁も家具も。

伝導と対流は、温度差と媒介となる物質の接触と移動によって起こります。熱力学の理論です。

一方、放射は、温度差は必要とせず、放射するマテリアルの絶対温度（K）に由来し、媒介となる物質を必要としません。こちらは量子力学の理論です。

室内の熱のマネージメントの重要な部分を担う冷暖房機器。その多くは、対流と放射の両方の原理を同時に活用していますが、どちらの比率が高いかによって、対流式か放射式に分類されます。

対流式の代表例は、エアコンや放熱器（ラジエーター）です。エアコンは、外部動力（ファン）と温度差による自然対流を、放熱器は自然対流を利用しています。

放射式の暖房システムとしては、壁暖房、蓄熱ストーブ、赤外線ヒーター、床暖房などが挙げられます。ただし床暖房は、室内の上下で温度差を生じさせてしまうので、対流の割合も比較的多く（40%）、放射式のカテゴリーに含めない場合もあります。

人間の健康、快適さ、省エネの観点でこの2つを比べる、放射式が明らかに優っています。

空気という媒体を使って、温度差で熱を移動させる対流式においては、空気が動くので、室内の埃や有害物質が舞い立てられ、また室内の温度差が生じ、人間の健康に悪影響を与えます。

一方、電磁波（遠赤外線）で体の内部を温める放射式の場合は、熱の移動に空気という媒介を必要としないため、低い室内温度で高い体感温度をもたらし、壁暖房や蓄熱ペチカストーブなどのような横からの放射熱の場合は、空気はほとんど動かず静かで、室内の空気の温度差もほとんど生じません。

空気を温める必要がある対流式のラジエーターには60～70度の温水が必要ですが、その必要性がない放射式の壁暖房は25度前後の温水で足りるので、省エネの観点からも有利です。

放射熱は、暖房だけではありません。太陽の日射も放射熱です。これもうまく取り入れることができれば、さらに省エネにつながります。この太陽と暖房の放射熱をうまく効果的に活用するための前提は、躯体の外側にも内側にも蓄熱性能の高いマテリアルが使用されていることです。

ここ数十年、省エネ建築においては、「断熱性能」を中心的な指標として、技術開発と設計、建築が行われてきました。

断熱性能を表す指標はU値（熱貫流率）

単位は、U値=W/m2・K

定義は「室内外で1度の温度差があるときに、対象になる躯体（壁や窓や屋根）1平米あたり1時間に通過する熱量」です。

U値は、躯体システムを対象にしたものですが、躯体システムの構成要素になっている個々のマテリアルの断熱性能は、λ値（熱伝導率）= W/m・K　で表されます。

U値やλ値が低いほど、その躯体システムやマテリアルが「熱を伝えにくい(=断熱性能が高い)」ということが言えます。例えばパッシブハウス認定を受けるためには、壁のU値が0.15 W/m2・K　以下、窓は0.8 W/m2・K　以下でなければいけません。

U値が低い（=断熱性能が良い）建物は、冬場、中で暖まった空気が外に逃げにくく、夏場、外の熱気が中に侵入しにくいので、冷暖房の需要を抑えることができます。

しかし、U値（断熱性能）以外に冷暖房の需要に大きな意味があるものがあります。

それは「蓄熱性能」です。これには「容積比熱」という専門用語が用いられますが、

単位は、容積比熱=kJ/m3・K

定義は、「1ｍ3の物質の温度を1℃上昇させるのに必要な熱量」です。

容積比熱が高いほど、蓄熱性能が高いと言えます。

蓄熱性能が高い建材が使われている建物は、「冷えにくく、暖まりにくい」と言えます。冬場は、日射や暖房で一度暖まった蓄熱建材が、暖房を切ったあとでも室内にゆっくりと熱を放射し、冷えるのを抑え、夏は、蓄熱建材が、暖かい室内の熱を吸収し、室内の温度上昇を抑え涼しく保ちます。蓄熱建材は、温度の上下変化を緩やかでゆっくりにし、冷暖房の需要を抑え、省エネに繋がります。

建材のなかには、

①断熱性能が高いが、蓄熱性能が低いものがあります。グラスウールやロックウール、EPSなど、軽量の断熱材です。

②逆に、断熱性能は低いが、高い蓄熱性能があるものがあります。代表的なものはコンクリートやレンガ、粘土など、重量のあるものです。

③断熱性能が高く、ある程度の蓄熱性能も持ち合わせているものがあります。セルロースファイバーやウッドファイバー、麻断熱材です。

④比較的高い断熱性能を持ち、尚且つ蓄熱性能が高いものがあります。それは木材です。

省エネ建築の熱のマネージメントにおいては、断熱、蓄熱をどのようなバランスで組み合わせるかがポイントです。

例えば、軽量の断熱材を使った躯体と、重量の蓄熱断熱材を使った躯体で、U値が同じであっても、蓄熱性能が高い後者が「冷えにくく、暖まりにくい」ので、実際の熱需要は低くなります。

ここ数十年、省エネ建築の世界では、断熱性能（U値）を中心的な指標とし、それに重きを置いた建築が推進されてきました。

省エネ建築推進の代表格であるドイツパッシブハウス研究所のウェブサイトでは、パッシブハウスの５大原則として、①躯体の断熱　②断熱窓　③熱交換式の機械換気　④気密　⑤ヒートブリッチがないこと、が謳われています。

「蓄熱性能」は挙げられていません。

一方、伝統建築物の多くは、蓄熱性能が高い部材で躯体が作られています。

断熱性能（U値）に偏重した省エネ建築が普及するなかで、忘れられていた伝統建築物の良さを、エネルギーだけでなく、総合的な観点で見直し取り入れる動きも増えています。

住宅建設においては、本来、エネルギーを節約することが第一の目的ではありません。

住宅は人間の生活空間。住む人の健康と快適性が優先されるべきです。その上での省エネです。

よって、エネルギー性能だけでなく、無害なマテリアル、人間の体に優しい放射（輻射）熱、調湿性能、遮音性能、消臭性能、殺菌作用、有害電磁波防護作用、可視光の取り入れなど、総合的に考慮して建材を選び組み合わせることが大切です。そのヒントの多くは、蓄熱性能の高い自然のマテリアルを適材適所に使用している伝統建築の中にあります。

ドイツ/オーストリア視察セミナー　「木と土と藁の建築」

ここ数十年、省エネ建築において「高断熱」「高気密」が推進されていますが、これによって新たな課題が生じしました。それは「換気」です。

人間は、生きるために、絶えず「新鮮な空気（酸素）」が必要になります。また建物内での人間や動植物の呼吸で排出される二酸化炭素や、キッチンやバスルームで生じる「水蒸気」をしっかり外に出すことも必要です。室内で水蒸気濃度（相対湿度）が高くなると、結露が起こり安くなり、カビが発生し人間の健康を害するからです。さらには、室内の家具やフローリングや壁に一般的に使用されている塗料や接着剤などから人間の健康にとって有害な揮発性有機化合物（VOC）が放出されますが、それも換気によって外に出す必要があります。

上記のように、建物の換気には「酸素の補給」「水蒸気の外部排出」「有害物質の外部排出」という3つの目的があります。この目的と機能は、断熱・気密レベルが低い建物では、壁や窓の隙間からの自然換気と1日2回程度の窓の開閉で満たされますが、隙間がほとんどない高断熱、高気密の建物では、十分な換気をすることが難しくなりました。そこで登場したのが「機械換気（=強制換気）」です。今日の省エネ建築においては、熱のロスを少なくする熱交換式の換気装置をつけることがほぼあたり前になっています。

機械換気システムはしかし、装置内部、とくにダクト内に菌やバクテリアが発生するリスクを内包しています。いくつかのヨーロッパの国では、この問題意識から、プロによる年に一回の除菌作業が衛生上義務付けられています（これには普通の一軒家で年に1000ユーロ前後のコストがかかります）。高断熱と高気密に重点を置いた省エネ化が実践されるなかで、人間の健康上のリスクが高くなり、それを解決するために追加で機械が必要になり、しかし、その機械の使用において新たな健康上のリスクと追加コストが生じています。一つの問題を解決するために対策をしたことが、新たな問題を生み、さらなる対策が必要になっています。

機械換気の是非、メリット、デメリットに関しては、様々な議論や意見がありますが、まず最初に私が問いたいのは、省エネ建築において、機械換気を使わずに健康で省エネな住環境を創出できるシンプルな解決策はあるのか、ということです。一番いい解決策は、問題を内包していることをやらずに済ませることだからです。

全体のなかで少数ですが、解決策は既に存在しています。

それは、防湿気密シートやテープ等を使用せず、躯体調湿機能が高い「木材」や「土」「植物繊維」「羊毛」といった自然のマテリアルを使う、有害物質を含む塗料や接着剤を使用していない家具や建具を揃えるというソリューションです。換気は、窓のスリット換気や、窓の自動ドレーキップ機能などで、ドイツ工業規格で定められている「最低限の換気（普通の1世帯住宅で換気率0.15-0.2回/h）」の基準は満たされてます。

スイスアルプスの麓で、機械換気も暖房も要らない建物！

例えば、スイスのマッターホルンの麓、標高950ｍのZweisimmen村で2014年に建築家Schär氏によって建設された５階建の木造オフィス+住居。構造壁として、金具も接着剤も使用しないオーストリア・トーマ社の分厚い無垢材クロスパネル「Holz100（ウッド100）」を使用し、床天井は、木の梁とコンクリートプレートとコルクと圧縮粘土プレートという組み合わせです。冬寒いスイスアルプス地域であるにもかかわらず、この建物には、暖房設備も機械換気もありません。防湿シートや気密シートは一切使わず、クロスパネルの組み方と自然マテリアルの充填材で気密性をしっかり確保し、断熱性と同時に高い調湿性と蓄熱性を持ったマテリアルの組み合わせ、冬場の採光と夏場の遮光を緻密に計算した設計で、不可能と思えることを実現しています。これまでの計測で、室内の気温が冬場18度を下回ったことも、夏に25度を超えたこともない、ということです。建設費は、延べ床面積520平米で85万ユーロ、平米あたり1634ユーロと、普通の省エネ住宅よりだいぶ安価です。人件費がドイツの1.5倍はあるスイスで！

ドイツ/オーストリア視察セミナー　「木と土と藁の建築」

北イタリアのマジョーレ湖で家族で夏の休暇を過ごしています。日常の喧騒から離れて、疲れを癒したり、じっくり物事を考えたり、本を読んだりする時間でもあります。

昨日、浜辺で、読みかけだったドイツの有名なジャズ評論家ベーレント（故人）の本を手に取り、目に入ったタイトルの節を数ページ読みました。下記の引用は、その節の核心にあたる1文です。

あらゆる活動を経済的に貨幣に変換して価値づける私たちの傾向は、人間の尊厳を低下させ、ヒューマニティ（人間性）を低下させ、文化や文明を麻痺させ、「価値観」を「商品」に格下げし、「存在」を「我買う、故に我あり」に還元してしまっている…。

お金に（お金だけに）舵取りをされている傾向。日常生活、仕事、学校、コミュニティとあらゆるところで、言えることだと思います。

再生可能エネルギーの分野でも言えることです。

地域分散型の地域に価値を生み出す、地域の文化や生活や景観や自然と調和し統合した再エネ事業は、持続的に、人と地域を豊かに幸せにしていくでしょう。そうでない「経済」という狭い視点だけの事業は、持続可能ではありません。

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